1562年，德川与武田联手灭掉今川家后， 但由于两家领土相邻面积更大了，所以关系也日趋恶。到了1572年，武田信玄加入信长包围网，并成为支柱；而德川家康是信长唯一的盟友。两家的冲突已不可避免。1572年10月，就在信长为包围网焦头烂额时，武田信玄终于出兵，率武田与北条联军共25000人从信浓攻入远江，武田四名臣之一的山县昌景率军5000进攻三河，秋山信友率军2000进攻美浓的织田领地，同时武田家的水军也从骏河出发，军容极盛。此时德川家康的兵力只有1万人，除去各城的守兵，实际能用的兵力只有8000人。信长此时因为各地战况的紧迫，仅派出了由佐久间信盛和平手凡秀率领的3000援军。转眼间，远江国内德川家的城池大半陷落，武田的军锋直逼家康的居城滨松城。鉴于实力相差悬殊，家康决意守城不出，准备在坚守中等待战事的好转。然而，武田信玄竟然绕过滨松城，直接进攻三河。这令家康立即陷入危机。如果仍不出战，任由武田军攻下三河，将被切断与织田家的联系而陷入包围中，到那时德川家的灭亡就只是时间的问题了。12月12日，当武田军的细长队伍通过滨松城西北方的三方原高地时，家康决定冒险出击，从背后突击武田军，希望一 鼓作气打乱武田军的阵脚。但可惜对手是用兵如神的武田信玄，信玄察知家康的行动后，立即命令全军反转，后队改前军，前军变后队。当家康赶到三方原时，吃惊的发现训练有素的武田军已列成鹤翼阵在恭候。此时已不能撤退了，家康只好背水一战，以鱼鳞阵突击武田军。德川军虽然突破了武田军的前阵，但在武田家天下闻名的骑兵队的突袭下终于无力抵抗,织田军率先崩溃,平手凡秀战死,进而德川军团也全面崩溃。家康居然被武田信玄的赤甲骑兵吓得流尿,狼狈的逃回滨松城，闭门不出。这是家康一生中最大的惨败。但是,这一战也令德川家康名扬天下,因为德川军的勇猛令武田信玄大为吃惊:德川军士兵的尸体如果背朝天,则头朝着武田军方向；若头朝德川军方向,则一定是面朝天.也就是说,这些士兵全部是在进攻中战死的。随后武田军又攻下三河的野田城，形势一片大好。但就在此时，武田信玄突然发病，病势严重，次年在回甲斐的途中病死于信浓国的驹马。(也有说法是信玄在攻打野田城时负重伤，伤重而亡。)这不但导制了信长包围网的破裂，而且使德川家幸运的免于灭亡。三方原会战，信玄毕生研究并运用的号称“风林火山”的铁骑兵战术发挥到了极致，当信玄的赤甲骑兵组成突袭阵型从两侧山崩地裂般的杀入德川家康的本队时，德川家康除了仓惶逃跑，根本无计可施，居说还是因为慌乱中丢失了自己的帅旗，这才没有被杀。不过这一战也是武田信玄一生中的最后一次大会战，仅仅两个月后，这位甲斐之虎，号称战国第一兵法家的武田信玄就在驹马城静静的走完了他人生的最后一段路。